Токсичные продукты горения это кратко

Обновлено: 02.07.2024

Факторы, воздействие которых приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также к материальному ущербу.

Опасные факторы пожара (ОФП)

это факторы, воздействие которых приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также к материальному ущербу.

Опасными факторами пожара являются пламя и искры, повышенная температура окружающей среды, токсичные продукты горения и термического разложения, дым, пониженная концентрация кислорода, осколки и части разрушившихся аппаратов, установок, конструкций; радиоактивные и токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных аппаратов и установок; электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов, огнетушащие вещества. Кроме того, могут иметь место опасные факторы, связанные с взрывом, происшедшим из-за пожара (ударная волна, пламя, обрушение конструкций и разлет осколков, образование вредных веществ с концентрацией в воздухе существенно выше ПДК).

Может вызвать разной степени ожоговые поражения дыхательных путей, кожи и глаз человека. Допустимая температура нагрева кожи 45 °С, после чего появляется боль. Человек может выдержать температуру окружающего воздуха 95–120 °С в течение 35–20 минут, 60–70 °С в течение 80–40 минут. При температуре воздуха около 150 °С происходит практически мгновенный ожог дыхательных путей.

При неполном сгорании веществ образуется дым. В дыму человек теряет ориентацию в пространстве. Эвакуация в таких условиях затрудняется или становится невозможной. Кроме того, дым представляет собой смесь продуктов горения, в том числе и ядовитых соединений: оксид углерода, синильную кислоту, фосген, альдегиды и пр.

Это ядовитый газ, невидимый и не имеющий запаха. Человек может погибнуть от него в течение нескольких минут. Токсическое действие угарного газа основано на том, что, попадая в организм человека, он связывается с гемоглобином крови прочнее и в 200—300 раз быстрее, чем кислород, блокируя процессы транспортировки и передачи кислорода тканевым клеткам, что приводит к кислородному голоданию. Симптомами отравления угарным газом являются: головная боль, удушье, стук в висках, головокружение, боли в груди, сухой кашель, тошнота, рвота, зрительные и слуховые галлюцинации, повышение артериального давления, двигательный паралич, потеря сознания, судороги.

Чтобы защититься от дыма при пожаре желательно дышать через влажный тканевый платок. Перемещаться в дыму нужно пригнувшись или на четвереньках. В 30-40 сантиметрах от пола легче всего дышать при пожаре. Концентрация дыма и температура там ниже, чем в остальном помещении.

Недостаток кислорода оказывает существенное влияние на людей при пожарах. Пониженное содержание его во вдыхаемом воздухе при даже при отсутствии токсичных газов может препятствовать эвакуации и привести к гибели людей. Содержание кислорода в начальной стадии пожара снижается до 16 %, в то время как уже при 17 % происходят ухудшение двигательных функций, нарушение мускульной координации, затруднение мышления и притупление внимания.

При пожаре возможен взрыв горючих веществ и образование взрывной волны, вызывающей разрушение конструкций и поражение человека.

ТОКСИЧНОСТЬ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ — это свойство летучих химических веществ (токсичных газов) выделять токсичные вещества при термическом разложении и горении материалов ( см. ГОРЕНИЕ) в виде тления ( см . ТЛЕНИЕ ) или пламени и оказывать вредное действие на людей [1].

Токсичные газы — это газообразные и парообразные компоненты продуктов горения, от которых в наибольшей мере зависит токсичный (летальный) эффект [1] .

В соответствии со ст. 9 ФЗ № 123-ФЗ выделяют 6 опасных факторов пожара ( см. ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРА) [2] :

1) пламя и искры;

3) повышенная температура окружающей среды ( см. ТЕМПЕРАТУРА: ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ);

4) повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;

5) пониженная концентрация кислорода ( см. КИСЛОРОД);

6) снижение видимости в дыму (см . ДЫМ).

Таблица 1. Нормированные критичные значения опасных факторов пожара [3]

Опасный фактор пожара

Предельное значение

Окись углерода (угарный газ) — СО

Двуокись углерода (углекислый газ) — СО₂

Интенсивность теплового излучения

Предельная видимость в дыму

Классификация продуктов горения по токсичности

В соответствии с п.10 ст.13 ФЗ № 123-ФЗ по токсичности продуктов горения горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы [2] :

1) малоопасные (Т1);

2) умеренноопасные (Т2);

3) высокоопасные (Т3);

4) чрезвычайно опасные (Т4).

Показатели токсичности продуктов горения

Показатель токсичности продуктов горения — это отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50 % подопытных животных [4] .

Классификация материалов по значению показателя токсичности продуктов горения приведена в таблице 2.

Таблица 2. Классификация материалов по значению показателя токсичности продуктов горения [4]

Класс опасности

Показатель токсичности, г·м 3 , при времени экспозиции, мин

Токсичность продуктов горения является одним из основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов и определяется по стандартной методике в режиме пламенного горения или тления материалов.

Показатель токсичности продуктов горения используется при:

· оценке токсичности продуктов горения различных веществ и материалов, их классификации;

· определении области применения;

· для сравнительной оценки полимерных отделочных и теплоизоляционных материалов;

· в качестве исходных данных при расчете необходимого времени эвакуации людей ( см. НЕОБХОДИМОЕ ВРЕМЯ ЭВАКУАЦИИ ) при пожаре в здании (помещении);

· при математическом моделировании развития пожара ( см. ПОЖАР).

Для получения данных о концентрациях выделившихся токсичных соединений в анализируемой среде могут быть использованы газоанализаторы, химические газоопределители и методы лабораторного инструментального анализа (газовая хроматография, масс‑спектрометрия и др.).

Наиболее опасными токсичными газами, газо- и парообразными компонентами продуктов горения, от которых в наибольшей мере зависит токсический (летальный) эффект, являются:

· оксид углерода (СО) — угарный газ;

На токсический эффект продуктов горения может оказывать влияние высокое содержание диоксида углерода (СО₂). Этот эффект усиливается при уменьшении концентрации кислорода (О₂).

В зависимости от состава материала, в продуктах горения могут также присутствовать оксиды азота (N_хO_у), акролеин (H₂C=CH-CHO), фтороводород (HF), бромоводород (HBr), диоксид серы (SO₂) и др. [5] .

Методы испытаний (определения) показателя токсичности представлены в разделе 4, ГОСТ 12.1.044-89 [4] .

Общие сведения об угарном газе

Угарный газ — это бесцветный, не имеющий запаха, ядовитый газ плотностью 1,25 кг/м 3 , слаборастворимый в воде [1] .

По статистике основной причиной (80 % всех случаев) гибели людей на пожарах является отравление продуктами горения. Свыше 60 % случаев из них приходится на отравление угарным газом.

Самая главная опасность — угарный газ невидим и никак неощутим, он не имеет ни запаха, ни цвета, то есть причина недомогания неочевидна, ее не всегда удается обнаружить сразу.

Симптомы и признаки отравления угарным газом

Рис. 1. Симптомы отравления угарным газом (СО)

Тяжесть поражения зависит от нескольких факторов:

· состояние здоровья и физиологические особенности человека (ослабленные, имеющие хронические заболевания, особенно сопровождающиеся анемией, пожилые, беременные и дети более чувствительны к воздействию СО);

· длительность воздействия соединения СО на организм;

· концентрация окиси углерода во вдыхаемом воздухе;

· физическая активность во время отравления,— чем выше активность, тем быстрее наступает отравление [6] .

Степени тяжести

1. Легкая степень тяжести характеризуется следующими симптомами: общая слабость; головные боли, преимущественно в лобной и височной областях; стук в висках; шум в ушах; головокружение; нарушение зрения — мерцание, точки перед глазами; непродуктивный, т. е. сухой кашель; учащенное дыхание; нехватка воздуха, одышка; слезотечение; тошнота; гиперемия (покраснение) кожных покровов и слизистых оболочек; тахикардия; повышение артериального давления.

2. Средняя степень тяжести характеризуется симптомами легкой степени, а также: затуманенность сознания, возможны потери сознания на короткое время; рвота; галлюцинации, как зрительные, так и слуховые; нарушение со стороны вестибулярного аппарата, нескоординированные движения; боли в груди давящего характера.

3. Тяжелая степень характеризуется следующими симптомами: паралич; долговременная потеря сознания, кома; судороги; расширение зрачков; непроизвольное опорожнение мочевого пузыря и кишечника; учащение пульса до 130 ударов в минуту, но при этом прощупывается он слабо; цианоз (посинение) кожных покровов и слизистых оболочек; нарушение дыхания — оно становится поверхностным и прерывистым [6] .

Первая помощь при отравлении угарным газом

При отравлении угарным газом необходимо:

· сразу вынести пострадавшего из помещения на свежий воздух, а если это невозможно, надеть противогаз или дать кислородную подушку;

· облегчить дыхание, при необходимости очистить дыхательные пути от слизи, рвотных масс, расстегнуть стягивающую одежду, уложить на бок для того, чтобы не допустить западение языка;

· стимулировать дыхание, дать нашатырный спирт. При низкой температуре воздуха согреть руки и ноги.

Важно незамедлительно вызвать скорую помощь даже в случае, если человек на ваш взгляд находится в удовлетворительном состоянии. Своевременная врачебная помощь позволит предотвратить осложнения, которые могут развиться позже.

При тяжелом состоянии необходимо самостоятельно провести реанимационные мероприятия — искусственное дыхание и непрямой массаж сердца [7] .

Литература:

Каждый год с наступлением лета средства массовой информации предупреждают об опасности возгорания жилых зданий и лесных массивов. Климатические факторы, сезонные работы на приусадебных и садовых участках повышают вероятность распространения огня. Пожар представляет серьёзную угрозу для жизни человека. Однако опасность исходит не только от него, но и от продуктов горения, которые образуются при сжигании мусора и других отходов.

Давайте узнаем, какие бывают продукты горения, оценим их опасность для организма человека, разберём мероприятия оказания первой помощи и лечения при отравлении, а также меры профилактики.

Что образуется в процессе горения

В основе лежит химическая реакция окисления. Её результат — образование веществ различного физического состояния, которые называют продуктами горения.

В состав топлива входят органические соединения. Опасность продуктов их горения зависит от природы вещества и условий его сжигания. Часть из них окисляется при достаточном содержании кислорода в воздухе и от высокой температуры, и не представляют опасность.

Продукты, образующиеся при полном горении, неспособны в дальнейшем поддерживать термический процесс. К этой группе, например, относится углекислый газ. Его токсичность зависит от концентрации в воздухе — при содержании более 8–10% у человека наступает отравление.

При неполном окислении, в условиях недостаточного притока воздуха и низкой температуры, образуются токсичные продукты горения. Они способны поддерживать пламя, а в определённых концентрациях с воздухом образовывать взрывоопасные смеси. Примером из этой группы является угарный газ.

Дым представляет собой взвесь мельчайших твёрдых частиц. При пожарах он наравне с огнём опасен для человека.

Токсичность продуктов горения строительных материалов

В процессе тления и сгорания топлива образуются ядовитые соединения. Наибольшую опасность представляют компоненты в виде газа и пара.

Токсичность продуктов, возникающих в результате горения строительных материалов, определяет ГОСТ 12.1.044–89:

малоопасные;
умеренно опасные;
высокоопасные;
чрезвычайно опасные группы.

В основе классификации лежит показатель токсичности продуктов горения. Количество строительного материала соотносят с объёмом замкнутого пространства в м 3 , при условии, что, сгорая, он приводит к гибели 50% подопытных животных.

Продукты горения древесины

Сжигание дров — самый древний способ получения огня и тепла. При их сгорании образуется дым, который содержит сажу, газообразные продукты, уголь. Соотношение компонентов зависит от условий сжигания и характеристики самой древесины.

При неполном сгорании дров образуются сажа, окись углерода, углеводороды. Неисправность печной тяги в домах, банях вызывает тяжёлое отравление угарным газом.

При полном окислении, ядовитых продуктов горения не образуется. Дрова превратятся в углекислый, сернистый газ и водяной пар.

Костёр — это контролируемое сжигание древесных или других материалов. Продукты его горения зависят от выбранного топлива. Внешне это можно заметить по цвету пламени и запаху дыма. Например, синий оттенок у огня появляется при образовании угарного газа. Неприятный запах сопровождает термическую деструкцию синтетических материалов.

Продукты горения пластика

Опасность отравления при сжигании пластмассовых изделий зависит от их производственной технологии, состава, температуры плавления.

Отравления продуктами горения при пожаре жилых помещений, автомобилей напрямую связано с термической деструкцией изделий из пластмассы. Проникая через дыхательные пути, слизистую оболочку продукты горения влияют на витальные (жизненно важные) функции организма человека.

Полиэтилентерефталат (ПЭТ)

Такой вид пластмассы применяют при производстве упаковки бутилированной воды, соков, соусов. При горении или плавлении ПЭТ может высвобождаться сурьма и другие вещества канцерогенного действия.

Токсичное вещество способно накапливаться в органах. Основные депо в организме человека — щитовидная железа, печень, селезёнка, костная ткань, эритроциты.

Полиэтилен высокого и низкого давления — ПВД и ПНД

Продукцию, изготовленную из ПВД, можно встретить в быту. Из него делают пищевую плёнку и контейнеры, продуктовые сумки, мусорные пакеты. Полиэтилен высокого давления применяют для изготовления кнопок в приборах. Его температура плавление достигает порядка 90 °C. При сжигании, ПВД выделяет лишь углекислый газ и воду.

Из полиэтилена низкого давления изготавливают флаконы для косметических и моющих средств, канистры для моторных масел. При нагревании ПНД свыше 140 °C, возможно, выделение в воздух формальдегида, ацетальдегид и окиси углерода. Формальдегид способен вызывать поражения кожи, конъюнктивиты. При длительной интоксикации появляются признаки расстройства центральной нервной системы — головные боли, слабость, нарушения сна. Ацетальдегид при остром отравлении может вызвать угнетение сознания, развитие отёка лёгких.

Поливинилхлорид (ПВХ)

Благодаря своей устойчивости ко многим реагентам, эта разновидность пластмассы используется в строительстве домов, изготовлении предметов быта. ПВХ применяют при производстве линолеума, оконных профилей, натяжных потолков, сайдинга, изоляции проводов. Не обходятся без этого материала и современные автомобили — из поливинилхлорида выполнены приборные панели, подлокотники, ручки, держатели стаканов.

Продуктами горения этого вида полиэтилена являются хлористый водород и окись углерода — угарный газ.

Хлористый водород — это бесцветный газ с резким запахом. Попадая в дыхательные пути, он вызывает жжение, кашель, одышку. При высоких концентрациях развивается ларингоспазм (смыкание голосовых связок), отёк лёгких (острая левожелудочковая недостаточность). При попадании хлористого водорода в глаза появляются признаки конъюнктивита.

Полистирол (ПС)

Используются при производстве фасовочных коробок для куриных яиц, сандвич панелей, потолочной декоративной плитки, одноразовых шприцев. Продукты горения полистирола могут содержать пары стирола, бензола, толуола, оксида углерода.

Пары ПС проникают через дыхательные пути и вызывают раздражение слизистой оболочки с развитием острых и хронических заболеваний. При длительном воздействии продуктами горения полистирола у человека нарушаются функции центральной и периферической нервной системы, печени, почек, органов кроветворения, желудочно-кишечного тракта. У женщин стирол вызывает дисфункцию репродуктивных органов.

Продукты горения резины

Сгорание изделий из каучука приводит к образованию сероводорода и двуокиси серы. Оба эти газа токсичны для человека.

Популярность резиновых изделий не знает себе равных. Но, опасность их токсического влияния на организм, связывают в первую очередь, с автомобильными шинами. Продукты горения покрышки — это источник не менее 13 ядовитых веществ, при этом 8 из них оказывают канцерогенное действие на человека.

Острая интоксикация диоксинами приводит к поражению дыхательных путей, печени, желудочно-кишечного тракта. Характерный признак отравления — угревидная сыпь (хлоракне) на коже лица. Коварство диоксина в том, что в организме он может накапливаться в жировой клетчатке. Хроническая интоксикация проявляется нарушениями репродуктивной функции, подавлением иммунитета. Страдают эндокринная и нервная системы.

Диоксид серы при попадании в организм вызывает заболевания дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, аллергические реакции. Вдыхание и контакт с пылью антрацена приводит к раздражению глаз, слизистой дыхательных путей, кожи.

Продукты горения углеводородов

Пропан — газообразное вещество, которое относится к группе алканов. В результате неполного горения образуется сажа и бесцветный токсичный газ — оксид углерода (СО). Попадая в кровь, угарный газ образует соединение с гемоглобином. Нарушается транспортная функция эритроцитов. Возникшая гипоксия вызывает поражение центральной нервной системы, различной степени тяжести — от головной боли до развития судорог, комы, остановки кровообращения.

Продукты горения бензина содержат отработанные газы. К ним относятся окись углерода, окислы азота, углеводороды, альдегиды, оксид серы, бензапирен, сажа. Наибольшую опасность представляют оксиды азота. Диоксид азота связывается с гемоглобином, образуя метгемоглобин. Нарушение транспорта кислорода блокирует тканевое дыхание. Угнетается сознание, развивается токсический отёк лёгкого. Действие монооксида азота сопровождается одышкой, рвотой, падением артериального давления.

Действия продуктов горения на организм человека

Степень токсичности веществ связана с их физической и химической природой. Взаимодействуя с организмом, продукты горения вызывают патологические синдромы.

По механизму действия на человека отравляющие компоненты в составе дыма делятся на пять групп.

Самые опасные продукты горения

Наибольшую опасность возникновения отравления при пожарах жилых помещений представляют следующие продукты горения:

диоксид, оксид углерода — растительные натуральные волокна, синтетические ткани;
аммиак, окислы азота — пластмассы;
сероводород, двуокись серы — резиновые изделия;
альдегиды — древесина;
хлористый водород, фосген — линолеум, оконные профили, изоляция проводов;
цианистый водород — шерсть, шёлк.

Большинство приведённых примеров связано с поступлением токсинов через дыхательные пути. При пожарах опасность пострадать от пламени не уступает риску отравления продуктами горения.

Первая помощь при отравлении продуктами горения

Симптомы интоксикации разными веществами могут отличаться, но принципы оказания первой помощи всегда одинаковые.

Большинство ядов поступает через дыхательные пути. Первое, что необходимо сделать при отравлении — прекратить поступление продуктов горения в организм. Для этого надо.

соблюдая безопасность, перекрыть источник токсичного вещества — газа, дыма, заглушить двигатель автомобиля;
проветрить помещение;
снять загрязнённую одежду;
при отсутствии противопоказаний перенести пострадавшего в безопасное место.

Острая интоксикация требуют оказания экстренной помощи. Действия при отравлении продуктами горения, следующие:

Некоторые ингаляционные отравления продуктами горения имеют период мнимого благополучия. Даже при отсутствии патологических симптомов, стоит внимательно следить за состоянием тех, кто может быть отравлен. При первых же признаках неблагополучия необходимо вызывать медицинских специалистов.

Отравление продуктами горения у детей развивается быстрее, чем у взрослых. Это объясняется более высоким уровнем кислородного обмена. У малышей появляются жалобы на головную боль, сонливость, слезотечение, тошноту. При осмотре заметны изменения цвета кожи, учащение и затруднение дыхания, нарушения координации. Принципы оказания первой помощи для детей те же, что и для взрослых. При отсутствии специализированной медицинской помощи, пострадавшему ребёнку угрожают необратимые изменения центральной нервной системы.

Лечение

Различные продукты горения при отравлении имеют влияние на свои органы-мишени. Интенсивная терапия зависит от того, какие системы организма поражены.

Принципы лечения отравлений продуктами горения, следующие:

применение антидотов, если они существуют;
при нарушении дыхания — ингаляция увлажнённого кислорода, искусственная вентиляция лёгких;
применение противосудорожных препаратов;
инфузионная терапия;
стимуляция диуреза;
мониторинг артериального давления, частоты сердечных сокращений, ЭКГ, лабораторных анализов.

Профилактика

Последствия отравления продуктами горения могут проявиться даже через годы. Однако соблюдая меры профилактики, можно избежать проблем со здоровьем.

При работе с огнём необходимо помнить о следующих мерах профилактики:

применение средств индивидуальной защиты органов дыхания, кожи, слизистых;
соблюдение правил противопожарной безопасности при использовании печного отопления;
поддержание адекватного воздухообмена в жилых, подсобных, производственных помещениях.

К средствам, защиты дыхательных путей и слизистых оболочек от продуктов горения, относятся:

маски и полумаски;
респираторы;
самоспасатели.

Организованный вывоз мусора и отходов в места, специально предназначенные для сжигания, убережёт от пожаров и отравлений.

Многим известно, что смерть во время пожара наступает чаще из-за отравления продуктами горения, нежели от термического воздействия. Но отравиться можно не только во время пожара, но и в повседневной жизни. Возникает вопрос о том, какие существуют виды продуктов горения и при каких условиях они образуются? Давайте попробуем в этом разобраться.

Что такое горение и его продукт?

Бесконечно можно смотреть на три вещи: как течет вода, как работают другие люди и, конечно, как горит огонь.

Горение – это физико-химический процесс, основой которого является окислительно-восстановительная реакция. Сопровождается она, как правило, выбросом энергии в виде огня, тепла и света. В этом процессе принимают участие вещество или смесь веществ, которые горят, – восстановители, а также окислитель. Чаще всего эта роль принадлежит кислороду. Горение также можно назвать процессом окисления горящих веществ (важно помнить, что горение – подвид реакций окисления, а не наоборот).

Продукты горения – это все то, что выделяется во время сжигания. Химики в таких случаях говорят: "Все, что находится в правой части уравнения реакции". Но это выражение неприменимо в нашем случае, так как, кроме окислительно-восстановительного процесса, происходят также и реакции разложения, а некоторые вещества просто остаются неизменными. То есть продуктами горения являются дым, зола, копоть, выделяемые газы, в том числе и выхлопные. Но особым продуктом является, конечно, энергия, которая, как отмечено в прошлом абзаце, выбрасывается в виде тепла, света, огня.

Вещества, выделяемые во время горения: оксиды углерода

Существует два оксида углерода: CO₂ и CO. Первый носит название углекислый газ (углекислота, оксид углерода (IV)), так как представляет собой бесцветный газ, состоящий из углерода, полностью окисленного кислородом. То есть углерод в данном случае имеет максимальную степень окисления – четвертую (+4). Этот оксид является продуктом горения абсолютно всех органических веществ, если те во время горения находятся в избытке кислорода. Кроме того, углекислота выделяется живыми существами при дыхании. Сам по себе он не опасен, если его концентрация в воздухе не превышает 3 процентов.

Оксид углерода (II) (окись углерода) – CO – это ядовитый газ, в молекуле которого углерод находится в степени окисления +2. Именно поэтому это соединение может "догорать", то есть продолжать реакцию с кислородом: СО+О₂=СО₂. Главной опасной особенностью этого оксида является его невероятно большая, по сравнению с кислородом, способность присоединяться к эритроцитам. Эритроциты – красные клетки крови, задачей которых является транспортировка кислорода от легких к тканям и наоборот, углекислого газа к легким. Поэтому главная опасность окиси в том, что она мешает переносу кислорода к различным органам тела человека, тем самым вызывая кислородное голодание. Именно СО чаще всего вызывает отравление продуктами горения при пожаре.

Оба оксида углерода не имеют ни цвета, ни запаха.

Всем известная вода – Н₂О – также выделяется во время горения. При температуре горения продукты выделяются в виде газа. А вода как пар. Вода является продуктом горения газа метана – СН₄. Вообще, вода и углекислота (угарный газ, опять все зависит от количества кислорода) в основном выделяются при полном сгорании всех органических веществ.

Сернистый газ, сероводород

Сернистый газ также является оксидом, но на этот раз серы – SO₂. Он имеет большое количество названий: двуокись серы, диоксид серы, сернистый ангидрид, оксид серы (IV). Представляет собой этот продукт горения бесцветный газ, с резким запахом подожженной спички (он при ее возгорании и выделяется). Выделяется ангидрид при горении серы, серосодержащих органических и неорганических соединений, например, сероводорода (Н₂S).

При попадании на слизистую глаз, носа или рта человека двуокись легко реагирует с водой, образуя сернистую кислоту, которая легко разлагается обратно, но при этом успевает раздражать рецепторы, спровоцировать воспалительные процессы дыхательных путей: H₂O+SO₂⇆H₂SO₃. Этим обусловлена токсичность продукта горения серы. Сернистый газ, так же как и угарный, может гореть – окисляться до SO₃. Но происходит это при очень высокой температуре. Данное свойство используется при производстве серной кислоты на заводе, так как SO₃ реагирует с водой, образует H₂SO₄.

А вот сероводород выделяется при термическом разложении некоторых соединений. Этот газ также ядовит, имеет характерный запах тухлых яиц.

Цианистый водород

Тогда Гиммлер сжал челюсти, раскусил ампулу с цианистым калием и через несколько секунд умер.

Цианистый калий – сильнейший яд – соль синильной кислоты, также известной как цианистый водород – HCN. Это бесцветная жидкость, но очень летучая (легко переходящая в газообразное состояние). То есть при горении она тоже будет выделяться в атмосферу в виде газа. Синильная кислота очень ядовита, даже небольшая – 0,01 процент – концентрация в воздухе приводит к летальному исходу. Отличительной чертой кислоты является характерный запах горького миндаля. Аппетитно, не правда ли?

Но синильной кислоте присуща одна "изюминка" – отравиться ей можно, не только вдыхая непосредственно органами дыхания, но и через кожу. Так что защититься только противогазом не получится.

Акролеин

Пропеналь, акролеин, акрилальдегид – все это названия одного вещества, ненасыщенного альдегида акриловой кислоты: СН2=СН-СНО. Этот альдегид тоже является сильно летучей жидкостью. Акролеин бесцветен, с резким запахом, очень ядовит. При попадании жидкости или ее паров на слизистые, особенно в глаза, вызывает сильное раздражение. Пропеналь является высокореакционным соединением, и это объясняет его высокую токсичность.

Формальдегид

Подобно акролеину, формальдегид принадлежит к классу альдегидов и является альдегидом муравьиной кислоты. Также это соединение известно как метаналь. Это токсичный, бесцветный газ с резким запахом.

Азотсодержащие вещества

Чаще всего во время горения веществ, содержащих азот, выделяется чистый азот – N2. Этот газ и так содержится в атмосфере в большом количестве. Азот может быть примером продукта горения аминов. Но при термическом разложении, к примеру, солей аммония, а в некоторых случаях и при самом горении, в атмосферу выбрасываются и его оксиды, со степенью окисления азота в них плюс один, два, три, четыре, пять. Оксиды – газы, имеют бурый цвет и чрезвычайно токсичны.

Пепел, зола, копоть, сажа, уголь

Копоть, или сажа – остатки углерода, который не вступил в реакцию, по разным причинам. Сажу называют также амфотерным углеродом.

Зола, или пепел – мелкие частицы неорганических солей, не сгоревших или не разложившихся при температуре горения. При выгорании топлива эти микросоединения переходят во взвешенное состояние или скапливаются внизу.

А уголь – это продукт неполного сгорания дерева, то есть не сгоревшие его остатки, но при этом еще способные гореть.

Конечно, это далеко не все соединения, которые выделятся при сгорании тех или иных веществ. Перечислить их всех нереально, да и не нужно, потому что другие вещества выделяются в ничтожно малых количествах, и только при окислении определенных соединений.

Прочие смеси: дым

Звезды, лес, гитара. Что может быть романтичней? А не хватает одного из самых главных атрибутов – костра и струйки дыма над ним. А что такое дым?

Дым – это некая смесь, которая состоит из газа и взвешенных в нем частиц. В роли газа выступают пары воды, угарный и углекислый газ и другие. А твердыми частицами являются пепел и просто не сгоревшие остатки.

Выхлопные газы

Большинство современных машин работает на двигателе внутреннего сгорания, то есть для движения используется энергия, получающаяся при сгорании топлива. Чаще всего это бензин и другие нефтепродукты. Но при выгорании в атмосферу выбрасывается большое количество отходов. Это и есть выхлопные газы. Они высвобождаются в атмосферу в виде дыма из выхлопных труб автомобиля.

Большую часть от их объема занимает азот, а также вода, углекислота. Но также выбрасываются и токсичные соединения: угарный газ, оксиды азота, не сгоревшие углеводороды, а также сажа и бензпирен. Последние два являются канцерогенами, то есть повышают риск развития рака.

Особенности продуктов полного окисления (в данном случае горения) веществ и смесей: бумага, сухая трава

При сгорании бумаги выделяется в основном также углекислый газ и вода, а при недостатке кислорода – угарный газ. Кроме того, бумага в своем составе содержит склеивающие вещества, которые могут выделяться и концентрироваться, и смолы.

Та же ситуация происходит и при сгорании сена, только без склеивающих веществ и смолы. В обоих случаях дым белый с желтым оттенком, со специфическим запахом.

Древесина – дрова, доски

Древесина состоит из органических веществ (в том числе серо- и азотсодержащих) и небольшого количества минеральных солей. Поэтому при ее полном сгорании выделяются углекислота, вода, азот и сернистый газ; образуется серый, а иногда черный дым со смолистым запахом, пепел.

Сера и азотсодержащие вещества

Про токсичность, продукты горения этих веществ мы уже говорили. Стоит отметить еще, что при горении серы выделяется дым с серовато-серым цветом и резким запахом сернистого газа (так как именно двуокись серы и выделяется); а при горении азотистых и других азотсодержащих веществ желто-бурый, с раздражающим запахом (но дым появляется не всегда).

Металлы

При горении металлов образуются оксиды, пероксиды или надпероксиды этих металлов. Кроме того, если металл содержал какие-то органические или неорганические примеси, то образуются продукты горения этих примесей.

Но особенность горения имеет магний, так как горит он не только в кислороде, как другие металлы, но и в углекислом газе, образуя при этом углерод и оксид магния:2 Mg+CO₂=C+2MgO. Дым образуется белый, без запаха.

Фосфор

При горении фосфора выделяется белый дым, пахнущий чесноком. При этом образуется оксид фосфора.

Резина

И, конечно, резина. Дым от горящей резины – черный, из-за большого количества сажи. Кроме того, выделяются продукты горения органических веществ и оксид серы, а благодаря ему дым приобретает сернистый запах. Также выделяются тяжелые металлы, фуран и другие токсичные соединения.

Классификация отравляющих веществ

Как вы, наверное, уже могли заметить, большинство продуктов горения являются отравляющими веществами. Поэтому, говоря об их классификации, будет правильным разобрать и классификацию отравляющих веществ.

В первую очередь, все отравляющие вещества – далее ОВ – делятся на смертельные, временно выводящие из строя и раздражающие. Первые делят на ОВ поражающие нервную систему (Ви-Икс), удушающие (угарный газ), кожно-нарывные (иприт) и обще-ядовитые (цианистый водород). К примерам временно выводящих из строя ОВ можно отнести Би-Зет, а раздражающим – адамсит.

Объем

Теперь поговорим про те вещи, про которые нельзя забывать, говоря о продуктах, выбрасываемых при сгорании.

Объем продуктов горения – важная и очень полезная информация, которая, например, поможет определить уровень опасности сгорания того или иного вещества. То есть, зная объем продуктов, можно определить количество вредных соединений, входящих в состав выделившихся газов (как вы помните, большинство продуктов – газы).

Чтобы рассчитать искомый объем, в первую очередь нужно знать, был ли избыток или недостаток окислителя. Если, допустим, кислород содержался в избытке, то вся работа сводится к тому, чтобы составить все уравнения реакции. Следует помнить, что топливо, в большинстве случаев, содержит примеси. После высчитывается по закону сохранения массы количество вещества всех продуктов горения и, учитывая температуру и давление, по формуле Менделеева-Клапейрона, находится сам объем. Конечно, для ничего не смыслящего в химии человека все выше перечисленное выглядит страшно, но на самом деле ничего трудного нет, надо только разобраться. Подробнее на этом останавливаться не стоит, так как статья не об этом. При недостатке кислорода увеличивается сложность расчета – меняются уравнения реакций и сами продукты горения. Кроме того, сейчас используются более сокращенные формулы, но для начала лучше считать представленным способом (если это требуется), чтобы понять смысл вычислений.

Отравление

Некоторые вещества, выбрасываемые в атмосферу при окислении горючего, токсичны. Отравление продуктами горения – вполне реальная угроза не только при пожаре, но и в автомобиле. Кроме того, вдыхание или другой способ попадания некоторых из них не приводит к мгновенному негативному результату, а напомнит об этом через некоторое время. К примеру, так ведут себя канцерогены.

Естественно, каждому нужно знать правила, предотвращающие негативные последствия. В первую очередь, это правила противопожарной безопасности, то есть то, что каждому ребенку рассказывают с самого раннего детства. Но, почему-то, часто бывает, что и взрослые, и дети просто забывают их.

Правила оказания первой помощи при отравлении многим тоже, скорее всего, знакомы. Но на всякий случай: самое главное, вынести отравившегося человека на свежий воздух, то есть отгородить от дальнейшего попадания токсинов в его организм. Но и нужно помнить, что существуют методы защиты от продуктов горения органов дыхания, поверхности тела. Это защитный костюм пожарных, противогазы, кислородные маски.

Защита от токсичных продуктов горения очень важна.

Использование в личных целях человека

Тот момент, когда люди научились использовать огонь в своих целях, стал, несомненно, переломным в процессе развития всего человечества. К примеру, одни из самых главных его продуктов – тепло и свет – использовались (и используются до сих пор) человеком при приготовлении пищи, освещении и согревании в холодное время. Уголь в древности использовался как чертежный инструмент, а сейчас, например, как лекарство (активированный уголь). То, что оксид серы используется при приготовлении кислоты, также отмечалось, таким же образом используется и оксид фосфора.

Вывод

Стоит отметить, что все рассказанное здесь – лишь общие сведения, представленные для ознакомления с вопросами о продуктах горения.

Хочется сказать, что соблюдение правил безопасности и разумное обращение как с самим процессом горения, так и с его продуктами, позволит использовать их с пользой.

Продукты сгорания, расчет которых изложен в п/п 16.3 темы 16, оказывают определяющее влияние на энергетические и экологические показатели различных теплотехнических установок.

Однако помимо этих продуктов при сгорании образуется и ряд других веществ, которые вследствие их малого количества не учитываются в энергетических расчетах, но определяют экологические показатели топок, печей, тепловых двигателей и других устройств современной теплотехники.

В первую очередь к числу экологически вредных продуктов сгорания следует отнести так называемые токсичные газы.

Токсичными называют вещества, оказывающие негативные воздействия на организм человека и окружающую среду. Основными токсичными веществами являются оксиды азота (NОх), оксид углерода (СО), различные углеводороды (СН), сажа и соединения, содержащие свинец и серу.

Оксиды азота. При сгорании топлив главным образом образуется оксид азота NO, который затем в атмосфере окисляется до NO₂.

Образование NO увеличивается с ростом температуры газов и концентрации кислорода и не зависит от углеводородного состава топлива.

Находящийся в атмосфере NO₂ представляет собой газ красновато-бурого цвета, обладающий в больших концентрациях удушливым запахом. NO₂ оказывает негативное воздействие на слизистые оболочки глаз и

Оксид углерода (СО) образуется во время сгорания при недостатке кислорода или при диссоциации СO₂. Основное влияние на образование СО оказывает состав смеси: чем она богаче, тем выше концентрация СО.

Оксид углерода - бесцветный и не имеющий запаха газ. При вдыхании вместе с воздухом он интенсивно соединяется с гемоглобином крови, что уменьшает ее способность к снабжению организма кислородом. Симптомы отравления организма газом СО: головная боль, сердцебиение, затруднение дыхания и тошнота.

Углеводороды (СН) состоят из исходных или распавшихся молекул топлива, которые не принимали участия в сгорании. Углеводороды появляются в отработавших газах (ОГ) двигателей внутреннего сгорания вследствие гашения пламени вблизи относительно холодных стенок камеры сгорания, в “защемленных” объемах, находящихся в вытеснителях и в зазоре между поршнем и цилиндром над верхним компрессионным кольцом.

В дизелях углеводороды образуются в переобогащенных зонах смеси, где происходит пиролиз молекул топлива. Если в процессе расширения в эти зоны не поступит достаточное количество кислорода, то СН окажется в составе ОГ.

Количество различных индивидуальных углеводородов, входящих в эту группу токсичных веществ, превышает 200. В тех концентрациях, в которых СН содержится в воздухе, например, в зонах с интенсивным движением автотранспорта, они не приносят непосредственного вреда здоровью человека, однако, могут вызывать реакции, которые ведут к образованию соединений, вредных даже при незначительной концентрации.

Так, углеводороды под действием солнечных лучей могут взаимодействовать с NОх, образуя биологически активные вещества, которые раздражающе действуют на органы дыхательных путей и вызывают появление так называемого смога.

Особое влияние оказывают выбросы бензола, толуола, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и в первую очередь бензпирена (С₂₀Н₁₂). Эта группа высокотоксичных веществ образуется в результате пиролиза легких и средних фракций топлива при температуре 600. 700К. Такие условия возникают вблизи холодных поверхностей цилиндра при наличии там несгоревших углеводородов. Количество ПАУ в ОГ тем больше, чем выше концентрация в топливе бензола. ПАУ относится к так называемым канцерогенным веществам, они не выводятся из организма человека, а со временем накапливаются в нем, способствуя образованию злокачественных опухолей.

Сажа представляет собой твердый продукт, состоящий в основном из углерода. Кроме углерода в саже содержится 1..3 % (по массе) водорода.

Сажа образуется при температуре выше 1500К в результате объемного процесса термического разложения (пиролиза) при сильном недостатке кислорода. Формально реакция пиролиза выражается уравнением:

Начало образования сажи имеет место при ? меньше 0,3. 0,7 и зависит от температуры и давления газов, а также от вида топлива. При одинаковом количестве атомов углерода по степени увеличения склонности к образованию сажи углеводороды располагаются следующим образом: парафины, олефины, ароматики.

Наличие сажи в ОГ дизелей обуславливает черный дым на выпуске.

Сажа представляет собой механический загрязнитель носоглотки и легких. Большая опасность связана со свойством сажи накапливать на поверхности своих частиц канцерогенные вещества и служить их переносчиком.

Сажа - не единственное твердое вещество, содержащееся в ОГ. Другие твердые вещества образуются из содержащейся в дизельном топливе серы, а также в виде аэрозолей масла и несгоревшего топлива. Все вещества, которые оседают на специальном фильтре при прохождении через него ОГ, получили общее название - частицы.

Содержание в ОГ продуктов неполного сгорания (СО, СН и сажи) нежелательно не только из-за их токсичности, но и потому, что при неполном сгорании топлива недовыделяется часть теплоты, а это обуславливает ухудшение экономических показателей тепловых установок.

Свинец и сера. Примерно 50. 70% свинца, находящегося в бензине, попадает вместе с ОГ в атмосферу в форме свинцовых солей, т.е. в виде частиц диаметром меньше 1 мкм. Эти частицы проникают в организм человека вместе с воздухом и через кожу. Соединения свинца очень ядовиты и не выводятся из организма, накапливаясь в нем. Они негативно воздействуют на центральную нервную систему, вызывая нервные и психические расстройства.

Сера, содержащаяся в дизельном топливе, мазуте и каменном угле выбрасывается в атмосферу после сгорания этих топлив в форме диоксида SO₂, который очень вреден для растений и способствует возникновению “кислотных” дождей.

Присутствие в ОГ соединений свинца и серы делает невозможным использование каталитических нейтрализаторов, предназначенных для снижения токсичности ОГ.

Некоторые токсичные вещества после того, как они попадают в атмосферу в составе продуктов сгорания, претерпевают дальнейшие преобразования. Например, при наличии в атмосфере углеводородов (или их радикалов), оксидов азота и оксида углерода при интенсивном ультрафиолетовом излучении солнца образуется озон Оз, являющийся сильнейшим окислителем и вызывающий при соответствующей концентрации ухудшение самочувствия людей.

При высоком содержании в малоподвижной и влажной атмосфере NO₂, О₃ и СН возникает туман коричневого цвета, который получил название “смог” (от английских слов Smoke - дым и fog -туман). Смог является смесью жидких газообразных компонентов, он раздражает глаза и слизистые оболочки, ухудшает видимость на дорогах.

Основными источниками выброса токсичных продуктов сгорания являются автомобили, промышленность, тепловые и электрические станции. В некоторых городах содержание в атмосфере токсичных продуктов сгорания превышает предельно допустимую концентрацию в несколько десятков раз.

Для борьбы с этим злом в большинстве стран мира приняты соответствующие законы, ограничивающие допустимое содержание токсичных веществ в продуктах сгорания, выбрасываемых в атмосферу.

Читайте также: